Bài giảng Tối ưu hóa câu hỏi

Khoa HTTT - Đại học CNTT 1 Bài 8: Tối ưu hóa câu hỏi Khoa HTTT - Đại học CNTT 2 Nội dung 1. Giới thiệu 2. Các nguyên tắc tổng quát để tối ưu hóa câu hỏi 2.1 Biểu thức tương đương 2.1.1 Định nghĩa 2.1.2 Tính chất của phép kết và phép tích 2.2 Nguyên tắc tổng quát 2.3 Các phép biến đổi tương đương 3. Một số kỹ thuật tối ưu hóa câu hỏi bằng ĐSQH 3.1 Kỹ thuật (dãy phép chọn, phép chiếu, hoán vị …) 3.2 Thuật giải tối ưu hoá câu hỏi trong Khoa HTTT - Đại học CNTT 3 1. Giới thiệu (1) Mục đích:  Giảm thời gian xử lý câu hỏi, giảm khối lượng dữ liệu trung gian.  Kết hợp giữa các phép tích, phép kết với phép chọn với phép chiếu.  Ví dụ: ])[):(( ])[:)(( 201 021 CQaAQ CaAQQ     Khoa HTTT - Đại học CNTT 4 1. Giới thiệu (2)  Ký hiệu: X R Q D R Q AB R S Q Q=R[S] Q=R:D Q=R S BA Khoa HTTT - Đại học CNTT 5 1. Giới thiệu (3)  Ví dụ Q1 Q2 A A=a0 C A Q1 C Q2 A=a0 ])[:)(( 021 CaAQQ  ])[):(( 201 CQaAQ  Khoa HTTT - Đại học CNTT 6 2.1 Tính tương đương (1)  2.1.1 Định nghĩa: hai biểu thức A, B là tương đương nếu có cùng một tình trạng CSDL thì đều cho một kết quả.  2.1.2 Tính chất của phép kết và phép tích  Phép kết  Giao hoán  Kết hợp  Phép tích  Giao hoán:  Kết hợp: 1221 QQQQ dkdk   3 2 2 1 13 2 2 1 1 )()( QQQQQQ dkdkdkdk   1221 QQQQ  321321 )()( QQQQQQ  Khoa HTTT - Đại học CNTT 7 2.1 Tính tương đương (2) 2.1.3 Các phép biến đổi tương đương ]))[,(][][((][),(),(.5 ),...,(])[...][][(),...,(.4 ))()((.3 ):(),(),(. ])[][:(),(),(.1 121121 1211 2121 2121 212121 BBAQAQBQBQBAQBAQ XXQXQXQXQXXQ QQQQ DBQQDCQBAQ BQBQQQCBQBAQ nnn DB B          Khoa HTTT - Đại học CNTT 8 2.2 Nguyên tắc tổng quát 1. Thực hiện phép chiếu, phép chọn càng sớm càng tốt 2. Gom các phép chọn và chiếu cùng quan hệ để thực hiện cùng lúc 3. Biến phép tích thành phép kết tự nhiên hay theta kết 4. Tìm các biểu thức con chung trong một biểu thức 5. Tiền xử lý các quan hệ: lập chỉ mục 6. Đánh giá trước khi thực hiên tính toán Khoa HTTT - Đại học CNTT 9 3.1 Các kỹ thuật tối ưu (1) 1. Dãy các phép chọn 2. Dãy các phép chiếu 3. Hoán vị giữa phép chiếu và phép chọn 4. Hoán vị giữa phép chọn và phép tích 5. Hoán vị giữa phép hợp và phép chọn 6. Hoán vị giữa phép chọn và phép trừ 7. Hoán vị giữa phép chiếu và phép hội 8. Hoán vị giữa phép chiếu và phép tích Khoa HTTT - Đại học CNTT 10 3.1 Các kỹ thuật tối ưu (2) 1. Dãy các phép chọn 2. Dãy phép chiếu Ví dụ: dkndkdkQdkndkdkQ ...21:):)...2:)1:(((  YZZQZYQ  ,][]])[[( ][]])[,,[( ),,,( ADQADDCAQ DCBAQCho  Khoa HTTT - Đại học CNTT 11 3.1 Các kỹ thuật tối ưu (3) 3. Hoán vị giữa phép chiếu và phép chọn  Nếu  Nếu YX  YX  )(:])[(]))[(:( XdkYXQYXdkQ  )(:])[(]))[(:( XdkYQYXdkQ  Khoa HTTT - Đại học CNTT 12 3.1 Các kỹ thuật tối ưu (4) 4. Hoán vị giữa phép chọn và phép tích:  Điều kiện dk xác lập trên các thuộc tính của X  Nếu , dk1 xác lập trên các thuộc tính của X, dk2 xác lập trên các thuộc tính của Y.  Nếu dk1 xác lập trên các thuộc tính của X và dk2 xác lập trên các thuộc tính của XY dkYQXQYQXdkXQ :))()(()()(:))(( 2121  21 dkdkdk  )2:)(()1:)((()(2)(1:))()((( 2121 dkYQdkXQYdkXdkYQXQ  ))(2:))(()1:)((( )(2)(1:))()((( 21 21 YXdkYQdkXQ YXdkXdkYQX   Khoa HTTT - Đại học CNTT 13 3.1 Các kỹ thuật tối ưu (5) 5. Hoán vị giữa phép hội và phép chọn 6. Hoán vị giữa phép chọn và phép trừ 7. Hoán vị giữa phép chiếu và phép hội 8. Hoán vị giữa phép chiếu và phép tích ):():(:)( 2121 dkQdkQdkQQ  ):():(:)( 2121 dkQdkQdkQQ  ])[(])[(])[( 2121 ZQZQZQQ  YXZZYQZYQZYQXQ  ,])[(])[(]))[()(( 2121 Khoa HTTT - Đại học CNTT 14 3.2 Thuật toán  Bước 1: Áp dụng các phép biển đổi tương đương  Bước 2: Áp dụng (1)  Bước 3: Đối với các phép chọn áp dụng (3), (4), (5), (6) nhằm đưa phép chọn càng sâu càng tốt  Bước 4: Đối với các phép chiếu áp dụng (2), (3), (7), (8) nhằm đưa phép chiếu càng sâu càng tốt  Bước 5:  Tập trung các phép chọn để áp dụng (1)  Kết hợp phép tích và phép chọn để chuyển thành phép kết